REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA (UNEFA) NÚCLEO FALCÓN. EXTENSIÓN PUNTO FIJO CÁTEDRA: CIENCIA DE LOS MATERIALES PROFESOR: ING. CLAUDIA VARGAS
INTEGRANTES: ACOSTA, MAYKOL JAHN, KATIUSKA PETIT, MARÍA TREMONT, MARÍA VELASCO, MANUEL
ING. NAVAL NOCTURNO, CUARTO SEMESTRE PUNTO FIJO, NOVIEMBRE DE 2010 ÍNDICE.
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………..Pág. 3
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DESARROLLO……………………………………………………….….Págs. 4-11 CONSTITUCIÓN DE LAS ALEACIONES:
Aleaciones
Clasificación de las aleaciones
Metal puro
Fase intermedia de una aleación o compuesto químico
Tipos de fases intermedias o compuestos químicos
Soluciones sólidas
Tipos de soluciones sólidas
CONCLUSIÓN………………………………………………………..……..Pág. 12 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………………….Pág. 13
INTRODUCCIÓN.
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CONSTITUCIÓN DE LAS ALEACIONES.
ALEACIONES.
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Una aleación es una sustancia compuesta por más de un elemento químico, del cual al menos uno de ellos es un metal. Y se define un sistema de aleación como aquel que contiene todas las aleaciones que pueden formarse con varios elementos combinados en cualquier proporción posible. Cuando el sistema lo componen dos elementos se denomina sistema de
aleación binario, si hay tres sistemas de aleación ternarios, y así sucesivamente. De aquí se deduce fácilmente que el número de combinaciones aumenta con el número de elementos de un sistema, y dado a que las aleaciones comerciales poseen un gran número de elementos, el número de aleaciones posibles es casi infinito.
CLASIFICACIÓN DE LAS ALEACIONES Las aleaciones se clasifican según su estructura en homogéneas y mezclas: Homogéneas:
Se dice que una aleación es homogénea cuando está formada por una única fase, entendiéndose esta como toda parte homogénea de un sistema diferenciable físicamente de las demás. Mezclas:
Las aleaciones serán mezclas cuando estén constituidas por más de una fase. Toda parte visible al microscopio y que físicamente sea distinta de las demás se considera una fase. En el caso de los elementos puros las fases coinciden con los distintos estados, así podemos hablar de fase sólida, líquida y gaseosa e incluso los distintos alótropos son fases distintas pues poseen distinta estructura y son físicamente diferenciables.
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En el estado sólido pueden presentarse tres fases distintas: metales puros, fases de aleación intermedias o compuestos y soluciones sólidas. Si una aleación es homogénea sólo puede ser o una solución sólida o un compuesto químico, mientras que si es una mezcla puede estar formada por cualquier combinación de las tres fases que pueden darse en estado sólido, por ejemplo, puede estar formada por dos soluciones sólidas o por una solución sólida y un metal puro, o por una solución sólida y un compuesto.
METAL PURO. Es aquel que está formado por un solo elemento químico . Rara vez pueden obtenerse directamente de la naturaleza. Para aislarlos a partir de los minerales que los contienen, se necesitan procesos de transformación complejos. Propiedades:
Tienen una gran dureza.
Se pueden trabajar mediante procesos de fundición.
Son buenos conductores del calor y de la electricidad. ·
Su resistencia mecánica permite utilizarlos en aplicaciones estructurales sometidas a grandes esfuerzos
Se pueden reciclar con facilidad, destacan el cobre, el hierro, el aluminio, el oro y la plata.
La principal característica de los metales puros es el de poseer un punto de solidificación o fusión fijo. Esto es así si el enfriamiento se debe realizar muy lentamente para que las transformaciones tengan tiempo de realizarse.
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La curva de enfriamiento de un metal puro es la que se presenta a continuación:
Fase Líquida Punto de Fusión Temperatura Fase Sólida Tiempo
FASE INTERMEDIA DE UNA ALEACIÓN O COMPUESTO QUÍMICO. Las aleaciones intermedias o compuestos químicos son un tipo especial de soluciones sólidas, los compuestos químicos en general están formados por elementos de valencia opuestas, cuya proporción viene determinada por la fórmula química, ejemplo de ellos pueden ser el agua y el cloruro sódico. La unión entre ellos se produce por enlaces fuertes por lo que es difícil la separación de los átomos que los constituyen. Las propiedades del compuesto químico son distintas a las de los átomos por separado, luego, al combinarse los elementos estos dejan de existir como elementos individuales, y dan origen al compuesto químico que tiene unas características físicas, mecánicas propias y unas propiedades químicas distintas.
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La mayoría de los compuestos poseen también un punto de solidificación definido, dentro de unos estrechos márgenes de temperaturas, igual que los metales puros. Luego la curva de enfriamiento sería la misma del diagrama anterior, y se dice que ésta curva representa una fase de fusión congruente. Las fases de aleación intermedias, poseen una composición comprendida entre los dos metales, y una estructura cristalina normalmente distinta a la de ambos.
TIPOS DE FASES INTERMEDIAS O COMPUESTOS Las fases de aleación intermedias que pueden darse son: Compuestos intermetálicos o de valencia:
Están formados generalmente por metales químicamente distintos, y su combinación obedece a las reglas de la valencia química. Presentan enlaces fuertes (iónicos –covalentes) y sus propiedades son normalmente similares a las de los materiales no metálicos, como es poca ductilidad y conductividad eléctrica baja, cristalizando en estructuras complejas. Algunos compuestos intermetálicos son: CaSn, Mg2Pb, Mg2Sn y Cu2Se. Compuestos intersticiales.
En este grupo se encuentran los compuestos que forman los metales de transición (Sc, Ti, Ta, W, Fe), con elementos como el hidrógeno, oxígeno, carbono, boro y nitrógeno. Como la palabra indica los átomos de estos últimos elementos, que son de pequeño tamaño se sitúan en los huecos o intersticios de la red cristalina. Éstos también pueden formar soluciones sólidas intersticiales, que veremos posteriormente, y cuya diferencia con éste grupo es que los solutos están en mucha menor proporción.
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Los compuestos intersticiales tienen un carácter netamente metálico, una composición variable dentro de unos estrechos márgenes, puntos de fusión elevados y presentan una gran dureza. Dentro de éste grupo tenemos: TiC, TaC, Fe2N, Fe3C, W2C, CrN y TiH. Compuestos electrónicos.
Los diagramas de fases que forman las aleaciones de cobre, oro, plata, hierro y níquel, con algunos metales como el cadmio, magnesio, estaño, zinc y aluminio, presentan una alta semejanza entre ellos. En todos se dan un cierto número de fases intermedias de análoga estructura cristalina. Fue Hume-Rothery el primero que observó que estas fases
intermedias aparecían a una composición fija o muy próxima a la composición cuyo valor responde a una relación entre el número de electrones de valencia y el de átomos que constituye la molécula. Debido a esto se les conoce como compuestos electrónicos. Éstos compuestos se caracterizan por ser dúctiles, presentar una
composición muy variable y presentar poca dureza, lo que le hace asemejarse en gran medida a las soluciones sólidas.
SOLUCIONES SÓLIDAS Las soluciones sólidas son soluciones en estado sólido, que están formadas principalmente por dos tipos de átomos distintos combinados en una misma red espacial. En la mayoría de las soluciones sólidas la solidificación se produce en un intervalo de temperaturas, en lugar de a una temperatura fija como se produce en el caso de los metales puros.
TIPOS DE SOLUCIONES SÓLIDAS.
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Las soluciones sólidas pueden ser de dos tipos: Soluciones sólidas sustitucionales.
En estas soluciones sólidas el soluto ocupa algunas posiciones de la red cristalina del disolvente, es decir, los átomos de soluto sustituyen a los átomos de disolvente. La red del disolvente permanece inalterada, aunque se distorsiona debido a la diferencia del tamaño atómico. Así cuando la diferencia de tamaño es grande pueden darse distorsiones de gran importancia. Cuando el átomo de soluto es mayor que el del disolvente, la red experimenta una dilatación y, en caso contrario experimenta una contracción Fue Hume-Rothery quien determinó cuales son los factores que determinan los intervalos de solubilidad en los sistemas de aleaciones, es decir, que me proporcionan las solubilidades de unos elementos en otros. Estos factores son: Factor de estructura cristalina: Para que exista solubilidad total es preciso
que ambos pertenezcan al mismo tipo de red espacial. Factor de tamaño relativo: Cuando la diferencia de los radios atómicos de
los elementos que la constituyen difieren en tamaño en menos de un 15%, la solubilidad se ve favorecida aumentando mucho. Ahora bien a partir del 8% la solubilidad presenta un mínimo, y si es superior al 15% prácticamente los elementos no se disuelven uno en otro. Hay que tener presente que muchas veces con la misma estructura cristalina y una diferencia de tamaño relativo pequeña se obtenga una baja solubilidad, y esto es debido a que los factores desfavorecen la solubilidad.
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Factor de afinidad química: Cuanto mayor es la afinidad química entre dos
metales, es decir, cuanto más diferencia exista entre sus electronegatividades, menor será la solubilidad y más posible será la formación de un compuesto químico. Por ello cuanto más próximos estén los elementos dentro de la tabla periódica, mayor será la solubilidad de uno en otro. Factor de valencia relativa: cuando el elemento de menor valencia es el
metal disolvente, la solubilidad en él de otros metales de mayor valencia es muy amplia, mientras que si el disolvente es el de mayor valencia la solubilidad se encuentra muy restringida. Soluciones sólidas intersticiales.
En estas soluciones los átomos de soluto se colocan en los intersticios de la red cristalina del disolvente, por lo que los átomos que ocupan estos huecos tienen que ser pequeños, siendo los únicos que pueden formar estas soluciones el hidrógeno, el boro, el carbono, el nitrógeno y el oxígeno. Este tipo de soluciones difieren de los compuestos intersticiales en que el número de átomos de menor tamaño que necesitan para formar el compuesto es siempre mayor de los que se pueden disolver en los intersticios de la red. Cuando la cantidad de soluto es pequeña y la diferencia de radios de los constituyentes presenta un valor adecuado, se forman estas soluciones sólidas intersticiales. En las soluciones sólidas el soluto tiene una alta movilidad, pudiéndose desplazar de unos intersticios a otros, mientras que si el número de átomos de soluto es superior a la de la solución saturada se dificulta mucho el movimiento atómico y se favorece la formación del compuesto intersticial.
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La formación de éste tipo de soluciones sólidas va acompañada siempre de una dilatación de la red cristalina del disolvente. La mayor solubilidad la determina el tamaño del elemento que se introduce, y el tamaño del hueco intersticial de la red cristalina.
CONCLUSIÓN.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. http://www.wikiteka.com/apuntes/metales-y-aleaciones http://www.uhu.es/beatriz.aranda/apuntesciemat/TEMA%2062.pdf
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